DE3711544A1

DE3711544A1 - Betaetigungsmechanismus fuer eine spanneinheit zur erzielung bestimmter schraubenvorspannungen

Info

Publication number: DE3711544A1
Application number: DE3711544A
Authority: DE
Inventors: Petr Dipl Ing Nemec; Josef Dipl Ing Penkava
Original assignee: Skoda kp
Current assignee: Skoda kp
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1987-10-29
Also published as: CS256631B1; US4815344A; JPS62257087A; SU1701468A1; CS288886A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmechanismus zur Manipulation mit einer Spannzugstange einer Spann einheit für die Erzielung einer bestimmten Schrauben vorspannung, z.B. bei Flanschverbindungen von großen Druckgefäßen, insbesondere bei Flanschverbindungen von Kernreaktorgefäßen.

Für die Manipulation der Spannzugstange der Spannein heit werden mehrere Betätigungsmechanismen von ver schiedenen Konstruktionen angewendet. Meistens wird zur Erzielung einer bestimmten Kraft der Spannzugstan ge ein Gegengewicht angewendet, das an einer über Rollen geführten Kette oder an einem über Rollen geführten Seil angehängt ist. Manchmal wird anstelle des Gegengewich tes ein Flaschenzug oder ein hydraulischer oder pneu matischer Zylinder angewendet. Für die Drehung der Spannzugstange wird meistens eine gerade Verbindung die ser Zugstange mit einem Handrad angewendet.

Der Nachteil der Kraftbeaufschlagung der Spannzugstan ge mittels eines Gegengewichtes liegt in dem großen aufzuwendenden Gewicht, das die Größenordnung mehrerer Hundert Kilogramm erreicht, in der Vergrößerung der Bauhöhe und in den dynamischen Trägheitswirkungen. Der Nachteil des Systems mit dem Flaschenzug liegt in der Notwendigkeit, bei der Drehung der Spannzugstange die Lage der Flaschenzugfunktionsteile in bestimmter Stel lung zu der Lage der Spannzugstange einzuhalten. Bei der Anwendung von hydraulischen und pneumatischen Zy lindern vergrößert sich die Bauhöhe und der Konstruk tionsaufwand, der mit der Steuerung des Druckmediums und seiner Regulation verbunden ist. Bei der Drehung der Spannzugstange durch ein Handrad ist es notwen dig, mit der Höhenveränderung des Einbauraumes bei dem Anschrauben der Spannzugstange an das Gewinde der ge spannten Schraube zu rechnen, und zwar ohne die Mög lichkeit, die Drehung zu übersetzen und damit auch ohne die Möglichkeit, das verlangte Drehmoment zu erreichen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit ein fachen Mitteln einen exakt arbeitenden Betätigungs mechanismus niedriger Bauhöhe zu schaffen, der einfach zu betätigen ist.

Die Erfindung geht aus von einem Betätigungsmechanis mus einer Spanneinheit, bestehend aus einem Spannein heitskörper, einer Spannzugstange, Zahnradgetrieben, einer Kupplung und einer Einhängeschraube mit einer Tragmutter, einem Tragkörper, einer Kompensationsfe der und Verbindungsmitteln.

Das Wesen dieses erfindungsgemäßen Betätigungsmecha nismus liegt in der Ausbildung eines Pseudoplaneten systemantriebs für diesen Betätigungsmechanismus, der sich dadurch auszeichnet, daß zwischen die auf dem Außenrad ausgebildeten Außenverzahnung und dem Antriebs ritzel ein Zwischenrad eingelegt ist und daß zwischen die Innenverzahnung des Außenrades und die äußere Stirnverzahnung des Sonnenrades immer nur drei Um laufräder eingelegt sind. Ihre Umlaufradwellen sind in dem Deckel und in dem Tragkörper gelagert, der auf der Oberfläche des Kreisringkolbens ruht. Dieser Kreisringkolben ist auf seiner Oberfläche mit einer Kugelausnehmung versehen, in welcher eine Kugelunter lage ruht, auf deren Oberfläche der Flansch der Spannzugstange abgestützt ist. In den Hohlraum dieser Spannzugstange ist eine Kupplungsbuchse mit einem Bund ring eingelegt, der mit einem Zwischenring versehen ist, welcher auf der Unterseite eine Radialnut auf weist und lotrecht zu dieser auf dem Umfang mit zwei gegenüberliegenden Steinen versehen ist. In die Radial nut fallen die auf der Flanschstirn der Spannzugstange untergebrachten Radialfedern ein. In der Vertikalachse des Betätigungsmechanismus ist in die Zentralöffnung des Deckels der Schaft der Einhängeschraube eingelegt, der mit seinem Führungsgewinde in den Hohlraum der Kupplungsbuchse und weiter bis in den Hohlraum der Spannzugstange eingreift, wo er mit einer Tragmutter versehen ist, die auf dem Außenumfang Längsfedern auf weist. Dabei ist zwischen die Tragmutter und den Bo den der Kupplungsbuchse eine Kompensationsfeder ein gelegt.

Dieser erfindungsgemäße Betätigungsmechanismus der Spanneinheit wird zur Erzielung einer gedrängten Bau form dadurch weitergebildet, daß der Kranz des Sonnen rades auf der Zylinderschale ausgebildet ist, welche mittels ihres Unterteils mit einer bestimmten Radial beweglichkeit auf dem in dem Innenumfang des Trag körpers untergebrachten Wälzlager gelagert ist, daß die Zylinderschale mit ihrem Oberrand in die in dem Innenraum des Deckels ausgebildete Ausnehmung eingreift, und daß auf der Fläche der Innenbohrung der Zylinder schale die radialen Nutführungen für Steine ausgebil det sind. Dabei sind das Sonnenrad, der Tragkörper, das Außenrad, die Kupplungsbuchse, die Spannzugstange, die Einhängeschraube und die Tragmutter gleichachsig mit der Zentralachse des Betätigungsmechanismus an geordnet.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus besteht darin, daß auf dem Füh rungsgewinde der Einhängeschraube zwischen die Trag mutter und die Kupplungsbuchse eine Distanzbuchse eingelegt ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus besteht darin, daß an dem Außenrad ein Handrad angeschlossen ist und daß die Enden der Umlaufradwellen oberhalb der Lagerung in dem Deckel in die prismatischen Ausführungen des Hand antriebes verlängert sind, welche durch diesen Deckel hindurchgehen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Steigungen des Hilfsgewindes der Flanschschraube, des Innengewindes der Spannzugstange und die Steigungen des Führungsge windes der Einhängeschraube und der Tragmutter iden tisch sind.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Betätigungsmecha nismus der Spanneinheit resultieren besonders aus der Anwendung des Pseudoplanetensystems des Rädergetrie bes zur Drehung der Spannzugstange. Es ist einer seits eine Erniedrigung der Höhe der Spanneinheit und eine Sicherung der stabilen Höhe des Handrades, aber besonders die Wahlmöglichkeit in der Übersetzung der Umdrehung der Spannzugstange in Abhängigkeit von der Reibungsgröße in dem Hilfsgewinde der Flanschschraube und auch die Möglichkeit der Anwendung eines Motor antriebes der Spannzugstange von Vorteil. Die Spann einheit ist im Vergleich gegenüber den bisherigen Spanneinheiten leichter und ihre Betätigung ist ein facher.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs beispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufrißschnitt durch den Mechanismus,

Fig. 2 einen Aufrißschnitt des Details der Anordnung der mechanischen Antriebsteile.

Der Betätigungsmechanismus der Spanneinheit besteht aus einem Antriebsritzel 9, dessen Welle einerseits in dem Deckel 35 gelagert und andererseits durch die Kupplung 11 mit dem Motor 10 verbunden ist. Das An triebsritzel 9 steht mit der Verzahnung eines Zwischen rades 13 im Eingriff. Das Zwischenrad 13 ist auf einer ebenfalls im Deckel 35 gelagerten Welle fliegend befestigt. Die Verzahnung dieses Zwischenrades 13 steht mit der Außenverzahnung 4 eines Außenrades 2 im Eingriff, dessen sachmaler Kranz auf dem Flansch dea hohlen Tragkörper 31 gelagert ist. An dem Außen rad 2 ist das Handrad 23 angeschlossen. In die Innen verzahnung 3 dieses Außenrades 2 greifen immer nur drei Umlaufräder 5 ein, deren Umlaufradwellen 33 oben in den Lagern in dem Deckel 35 und unten in den in dem Flansch des Tragkörpers 31 untergebrachten La gern gelagert sind. Die freien Enden der Umlaufrad wellen 33 sind verlängert und in diesen Verlängerungen sind sechskantige prismatische Ausnehmungen 22 für den Schlüssel zur Handumdrehung ausgearbeitet.

Die Umlaufräder 5 stehen mit einer auf dem Sonnenrad 6 ausgeführten Außenstirnverzahnung 7 im Eingriff. Dieses Sonnenrad 6 ist ebenfalls hohl und ist in den oberen Raum des Hohlraumes des Tragkörpers 31 eingelegt, wobei es bis in die Ausnehmung in dem Deckel 35 ein greift. Der Zahnkranz des Sonnenrades 6 ist auf der Zylinderschale 8 ausgebildet, welche bis etwa in die Hälfte der Hohlraumhöhe des Tragkörpers 31 ein greift. An dem Unterteil dieser Zylinderschale 8 ist eine Absetzung angeordnet, durch welche die Zylinder schale 8 mit einer bestimmten kleinen radialen Be weglichkeit in dem Oberring des Wälzlagers 12 gela gert ist, während der Unterring dieses Wälzlagers 12 in den in dem Hohlraum dieses Tragkörpers 31 ausgebil deten Absatz eingepreßt ist. Die Radialbeweglichkeit des Sonnenrades 6 stellt die statische Bestimmtheit des Pseudoplanetensystems bei dem Eingriff der Zahnrä der sicher.

Die innere Oberfläche des Hohlraumes der Zylinderscha le 8, d.h. die Innenbohrung 34 ist mit radialen Nut führungen 28 versehen. In diese greifen zwei gegen überliegende Steine 27, die an den Zwischenring 26 angeschlossen sind, welcher in dem Unterteil mit der Flanschstirn der Spannzugstange 15 mittels der Radialnut 25 und der in der Flanschstirn der Spannzug stange 15 gelagerten Radialfedern 24 verbunden ist.

In dem Oberteil der Kupplungsbuchse 14 ist ein Bund ring 38 ausgebildet, in welchem eine Ausnehmung für den Zwischenring 26 angeordnet ist. In dem Innenraum des Unterteils der Kupplungsbuchse 14 ist eine Ausneh mung für die Distanzbuchse 32 angeordnet. Die Kupp lungsbuchse 14 und die Distanzbuchse 32 sind auf die Einhängeschraube 20 aufgeschoben und in die durchlaufen de Axialbohrung 29 eingelegt, welche in der Spannzug stange 15 ausgebildet ist. Die Einhängeschraube 20 ist mit einem Führungsgewinde 18 versehen, das eine identische Steigung wie das Innengewinde 16 der Spann zugstange 15 und das Hilfsgewinde 17 der Flanschschrau be 19 aufweist.

Auf dieses Führungsgewinde 18 ist eine Tragmutter 21 aufgeschraubt, auf welcher die Kompensationsfeder 20 ruht, die mit ihrem anderen Ende auf der unteren Stirn der Kupplungsbuchse 14 abgestützt ist. Die Tragmutter 21 ist mit dem Innenraum der Spannzugstange 15 mittels Längsfedern 39 verbunden, die in Nuten gesteckt sind, welche in der Wand der Axialbohrung 29 ausgebildet sind. Die untere Flanschumfangsfläche der Spannzugstange 15 ist in der unteren Stellung auf der Kugelunterlage 37 abgestützt, deren Kugelunterfläche in einer entspre chenden Kugelausnehmung ruht, welche auf der oberen Fläche des Kreisringkolbens 36 ausgebildet ist. Auf der oberen Fläche des Kreisringkolbens 36 ruht auch der Flansch des Unterteils des Tragkörpers 31. Der Kreisringkolben 36 ist hohl und durch ihn geht der Schaft der Spannzugstange 15 hindurch. Von dem Niveau des Oberrandes des Kreisringkolbens 36 bis zur Flanschoberfläche der Flanschverbindung ist der Be tätigungsmechanismus der Spanneinheit in den Spann einheitskörper 1 eingelegt.

In Fig. 1 ist der Betätigungsmechanismus der Spann einheit in derjenigen Stellung gezeichnet, in der die Spannzugstange 15 auf dem Hilfsgewinde 17 der Flansch schraube 19 aufgeschraubt ist und mit ihrem Flansch auf der Kugelunterlage 37 des Kreisringkolbens 36 aufliegt. In dieser Stellung ist es möglich, die Flanschschraube 19 mittels des unterhalb des Kreis ringkolbens 36 zugeführten Druckmediums vorzuspannen. Nach der Druckentlastung wird die Spannzugstange 15 aus der Flanschschraube 19 bis unterhalb des Deckels 35 in die Stellung herausgeschraubt, welche strich punktiert angedeutet ist. Die ganze Einheit wird anschließend auf die nächste Schraube umgesetzt.

Durch die Drehung des Außenrades 2 mittels des Hand rades 23 oder des Motors 10 mit der Kupplung 11 be ginnen sich der Antriebsritzel 9, das Zwischenrad 13 und mittels der Umlaufräder 5 auch das Sonnenrad 6 zu drehen. Die radiale Nutführung 28 dieses Sonnen rades 6 nimmt die Steine 27 des Zwischenringes 26 mit, welcher mittels der Radialnut 25 und der Ra dialfedern 24 die Spannzugstange 15 dreht, welche eine Schraubenbewegung durchführt. Gemeinsam mit ihr drehen sich rings um die unbewegliche Einhängeschrau be 20, die Kupplungsbuchse 14, die Distanzbuchse 32, die Kompensationsfeder 30 und die Tragmutter 21.

Da die Steigung des Führungsgewindes 18, auf welchem sich die Tragmutter 21 bewegt, mit der Steigung des Innengewindes 16 der Spannzugstange 15 identisch iat, bleibt die relative Stellung der Tragmutter 21 gegen über der Spannzugstange 15 erhalten, und zwar auch nach dem Herausschrauben der Spannzugstange 15 aus dem Hilfsgewinde 17 der Flanschschraube 19, weil die Masse der Spannzugstange 15 durch die Kompensa tionsfeder 30 ausgeglichen wird, welche die Abweichun gen in der Steigung der einzelnen Gewinde 16, 17, 18 ausgleicht.

Nach der Auflage des Bundringes 38 auf den Deckel 35 wird das Herausdrehen der Spannzugstange 15 beendet und der Betätigungsmechanismus der Spanneinheit ist zur Verlagerung der Spanneinheit auf die nächste an zuziehende Schraube vorbereitet. Das geschieht so, daß ein nicht gezeichneter Hubmechanismus die Spann einheit mittels der Einhängeschraube 20 anhebt. Dadurch wird die Kompensationsfeder 30 zusammengedrückt, die Tragmutter 21 stützt sich auf die Distanzbuchse 32 ab und mittels des Deckels 35 und des Tragkörpers 31 wird die ganze Spanneinheit an- und abgehoben.

Bei der Drehmomentvergrößerung bei dem Herausschrauben der Spannzugstange 15 ist es möglich, gerade die prismatischen Ausführungen 22 der Umlaufräder 5 um zudrehen und dadurch den Drehmoment mehrfach zu ver größern. Zufällige Abweichungen von der gleichen Achslage der Spannzugstange 15 und des Sonnenrades 6 gleicht der Zwischenring 26 mit zwei Freiheitsgra den in Radialrichtung aus.

Das Aufschrauben der Spannzugstange 15 auf das Hilfs gewinde 17 der Flanschschraube 19 geschieht nach der Einstellung der Spanneinheit auf die Flanschschraube 19 durch die Drehung des Außenrades 2 in Gegenrichtung.

Zum Schluß ist es möglich anzuführen, daß diese Er findung für die Spanneinheiten zur Vorspannung der Schrauben mit großen Durchmesser bei den verschiede nen Arten von Vorspannverbindungen der Maschinenbau produkte in der Schwerindustrie anwendbar ist.

Liste der verwendeten Bezugszeichen: 1 Körper der Spanneinheit
2 Außenrad
3 Innenverzahnung
4 Außenverzahnung
5 Umlaufrad
6 Sonnenrad
7 Stirnverzahnung
8 Zylinderschale
9 Antriebsritzel
10 Motor
11 Kupplung
12 Wälzlager
13 Zwischenrad
14 Kupplungsbuchse
15 Spannzugstange
16 Innengewinde
17 Hilfsgewinde
18 Führungsgewinde
19 Flanschschraube
20 Einhängeschraube
21 Tragmutter
22 prismatische Ausführung
23 Handrad
24 Radialfeder
25 Radialnut
26 Zwischenring
27 Stein
28 Nutführung
29 Axialbohrung
30 Kompensationsfeder
31 Tragkörper
32 Distanzbuchse
33 Umlaufradwelle
34 Innenbohrung
35 Deckel
36 Kreisringkolben
37 Kugelunterlage
38 Bundring
39 Längsfeder

Claims

1. Betätigungsmechanismus für eine Spanneinheit zur Erzielung bestimmter Schraubenvorspannungen, bestehend aus einem Spanneinheitskörper, einer Spannzugstange, Zahnradgetrieben und einer Kupp lung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer auf dem Außenrad (2) ausgebil deten Außenverzahnung (4) und einem Antriebsritzel (9) ein Zwischenrad (13) eingelegt ist, daß zwischen der Innenverzahnung (3) des Außen rades (2) und der äußeren Stirnverzahnung (7) des Sonnenrades (6) lediglich drei Umlaufräder (5) eingelegt sind, deren Umlaufradwellen (33) in dem Deckel (35) und in dem Tragkörper (31) gelagert sind, der auf der Oberfläche eines Kreisringkolbens (36) ruht, daß diese seine Oberfläche mit einer Kugelausneh mung versehen ist, in welcher eine Kugelunterlage (37) ruht, auf deren Oberfläche der Flansch der Spannzugstange (15) abgestützt ist, daß in den Hohlraum dieser Spannzugstange (15) eine Kupplungsbuchse (14) mit einem Bundring (38) eingelegt ist, der mit einem Zwischenring (26) versehen ist, welcher auf der Unterseite eine Radialnut (25) aufweist und lotrecht auf sie auf dem Umfang mit zwei gegenüberliegenden Steinen (27) versehen ist, wobei in die Radialnut (25) zwei auf der Flansch stirn der Spannzugstange (15) untergebrachte Ra dialfedern (24) einfallen, und daß in die Zentralöffnung des Deckels (35) der Schaft einer Einhängeschraube (20) eingelegt ist, der mit seinem Führungsgewinde (18) in den Hohlraum der Kupplungsbuchse (14) und weiter bis in den Hohlraum der Spannzugstange (15) eingreift, wo er mit einer Tragmutter (21) versehen ist, die auf dem Außenumfang Längsfedern (39) aufweist, wobei zwischen die Tragmutter (21) und den Boden der Kupplungsbuchse (14) eine Kompensationsfeder (30) eingelegt ist.

2. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz des Sonnenrades (6) auf einer Zylinder schale (8) ausgebildet ist, welche auf dem in dem Innenumfang des Tragkörpers (31) untergebrachten Wälzlager (12) gelagert ist, daß die Zylinderschale (8) mit ihrem Oberrand in die in dem Innenraum des Deckels (35) ausgebildete Ausnehmung eingreift, daß auf der Fläche der Innenbohrung (34) der Zy linderschale (8) radiale Nutführungen (28) für Steine (27) ausgebildet sind, und daß das Sonnenrad (6), der Tragkörper (31), das Außenrad (2), die Kupplungsbuchse (14), die Spann zugstange (15), die Einhängeschraube (20) und die Tragmutter (21) gleichachsig angeordnet sind.

3. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Führungsgewinde (18) der Einhängeschrau be (20) zwischen die Tragmutter (21) und die Kupplungsbuchse (14) eine Distanzbuchse (32) eingelegt ist.

4. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenrad (2) ein Handrad (23) ange schlossen ist und daß die Enden der Umlaufradwellen (33) auf der Seite des Deckels (35) in prismatische Ausführungen (22) des Handantriebes verlängert sind.

5. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungen des Hilfsgewindes (17) der Flanschschraube (19), des Innengewindes (16) der Spannzugstange (15) und die Steigungen des Füh rungsgewindes (18) der Einhängeschraube (20), der Tragmutter (21) identisch sind.